申请日2018.10.10
公开(公告)日2018.12.28
IPC分类号C02F9/12; C02F103/10
摘要
本发明公开了一种高压脉冲‑Fenton与高压脉冲‑臭氧联合氧化处理钻井液废水的方法，所述方法在第一阶段高压脉冲‑Fenton工艺中，利用Fe2+的催化作用，在放电等离子体通道内，催化H2O2产生更多·OH，快速作用于废水中难降解物质，在第二阶段高压脉冲‑臭氧工艺中，臭氧协同高压脉冲对废水中的有机污染物进一步氧化处理，通过进一步优化工艺参数条件，实现污水处理效果大幅图提升。
权利要求书
1.一种高压脉冲-Fenton与高压脉冲-臭氧联合氧化处理钻井液废水的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)化学混凝法对钻井液废水进行预处理：采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺复合混凝剂对钻井液废水进行预处理;
2)高压脉冲-Fenton联合氧化：使用高压脉冲放电反应器进行第一段高压脉冲-Fenton联合氧化工艺，向反应器中加入将经步骤1)处理后的废水，并用硫酸溶液调节pH值，设定放电电压、放电频率、脉冲宽度参数，先加入FeSO4·7H2O，再加入H2O2，持续曝气搅拌反应;
3)高压脉冲-臭氧联合氧化：使用高压脉冲放电反应器进行第二段高压脉冲-臭氧联合氧化工艺;在放电反应器中加入经步骤2)处理后的废水，用氢氧化钠溶液调节pH值，设定放电电压、放电频率、脉冲宽度参数，将放电反应器上端口的空气进气口与臭氧发生器连接，进行高压脉冲-臭氧联合氧化处理。
2.根据权利要求1所述一种高压脉冲-Fenton与高压脉冲-臭氧联合氧化处理钻井液废水的方法，其特征在于，步骤1)所述聚合氯化铝投加量为5g/L;聚丙烯酰胺投加量为10mg/L;pH值为7，搅拌速率为300r/min。
3.根据权利要求1所述一种高压脉冲-Fenton与高压脉冲-臭氧联合氧化处理钻井液废水的方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)两段工艺高压脉冲反应条件均为放电电压35kV，放电频率80Hz，脉宽60ns。
4.根据权利要求1所述一种高压脉冲-臭氧与高压脉冲-Fenton联合氧化处理钻井液废水的方法，其特征在于：步骤2)H2O2投加量6mL/L，Fe2+投加量5mmol/L，pH值为3，反应90min。
5.根据权利要求1所述一种高压脉冲-臭氧与高压脉冲-Fenton联合氧化处理钻井液废水的方法，其特征在于：步骤3)臭氧投加量为1.2g/h，pH值为9，反应30min。
说明书
一种高压脉冲-Fenton与高压脉冲-臭氧联合氧化处理钻井液废水的方法
技术领域
本发明属于钻井液废水处理领域，具体涉及一种高压脉冲-Fenton与高压脉冲-臭氧联合氧化处理钻井液废水的方法。
背景技术
钻井液废水是油气田领域产生的一种成分复杂、处理难度较大的工业废水，其具有CODcr高、色度高、悬浮物浓度高、盐度高、pH值高、成分复杂等特点，如果不经处理直接排放，将对周边土壤、水体等造成严重污染。
国内外研究人员针对钻井液废水处理开展了大量的实验研究工作，并找到了一些针对它特性的处理方法，目前，钻井液废水的处理方法主要包括化学氧化法、微生物法、焚烧回填法等。所述方法均取得了一定的效果，但也存在降解效率较低、污染物去除不彻底、处理废水体系单一等不足。因此，开发全新的技术处理钻井液废水显得愈加重要，寻找一种科学、环保、高效的方法处理钻井液废水就成为了研究者们共同关注的课题。
高级氧化技术(Advanced Oxidation Process)是20世纪80年代环保领域新兴的废水处理技术，高级氧化技术的概念由GlazeW.H等人提出，其主要原理是利用羟基自由基作用于废水中的有机污染物，能够实现快速而彻底的净化。该技术的核心是以羟基自由基作为主要氧化剂，通过多种高级氧化法的结合起来使用，或者在方法中添加适量的催化剂提高羟基自由基的产量及效率，缩短反应时间，增强废水处理效果，对比传统的废水处理技术，高级氧化法具有一定的优势。高级氧化技术包括高压脉冲技术、臭氧氧化法、Fenton氧化法，但是单一的高级氧化技术在研究和应用方面均存在不少问题。
为提高高级氧化法的处理效率及氧化降解效果，国内外科研人员研究了很多高效的高级氧化法的联用技术用于废水的处理，常见的包括：高压脉冲催化法、O3/H2O2法、UV/O3法、电Fenton法等，但是所述方法仍然存在无法彻底降解钻井液废水中一些大分子稳定结构的毒性有机物。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于采用高压脉冲放电系统联合臭氧、Fenton两种高级氧化法处理钻井液废水，具体为一种高压脉冲-Fenton与高压脉冲-臭氧联合氧化处理钻井液废水的工艺。利用高压脉冲放电产生的高能活性氧化物质快速氧化降解大分子有机污染物，并与Fenton、臭氧联合应用以实现污水环保、高效的治理。
为实现上述发明目的，具体提供了如下所述的技术方案：
1、一种高压脉冲-Fenton与高压脉冲-臭氧联合氧化处理钻井液废水的方法，所述方法包括如下步骤：
1)化学混凝法对钻井液废水进行预处理：采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺复合混凝剂对钻井液废水进行预处理;
2)高压脉冲-Fenton联合氧化：使用高压脉冲放电反应器进行第一段高压脉冲-Fenton联合氧化工艺，向反应器中加入将经步骤1)处理后的废水，并用硫酸溶液调节pH值，设定放电电压、放电频率、脉冲宽度参数，先加入FeSO4·7H2O，再加入H2O2，持续曝气搅拌反应;
3)高压脉冲-臭氧联合氧化：使用高压脉冲放电反应器进行第二段高压脉冲-臭氧联合氧化工艺;在放电反应器中加入经步骤2)处理后的废水，用氢氧化钠溶液调节pH值，设定放电电压、放电频率、脉冲宽度参数，将放电反应器上端口的空气进气口与臭氧发生器连接，进行高压脉冲-臭氧联合氧化处理。
优选的，步骤1)所述聚合氯化铝投加量为5g/L;聚丙烯酰胺投加量为10mg/L;pH值为7，搅拌速率为300r/min。
优选的，步骤2)和步骤3)两段工艺高压脉冲反应条件均为放电电压35kV，放电频率80Hz，脉宽60ns。
优选的，步骤2)H2O2投加量6mL/L，Fe2+投加量5mmol/L，pH值为3，反应90min。
优选的：步骤3)臭氧投加量为1.2g/h，pH值为9，反应30min。
本发明有益效果在于：钻井液废水处理领域，单独使用高压脉冲技术，产生的高能活性氧化物质还不够充足，无法保证废水处理后达标排放;单独使用臭氧氧化成本较高、并且反应条件受局限，处理效果不彻底;单独使用Fenton氧化，反应过程中H2O2的利用率较低，造成使用成本偏高，反应后溶液中仍有大量的Fe2+存在，出水易对水体造成二次污染。而本发明提出的高压脉冲-Fenton与高压脉冲-臭氧联合氧化处理钻井液废水的工艺，在第一阶段高压脉冲-Fenton工艺中，利用Fe2+的催化作用，在放电等离子体通道内，催化H2O2产生更多·OH，快速作用于废水中难降解物质，在第二阶段高压脉冲-臭氧工艺中，臭氧协同高压脉冲对废水中的有机污染物进一步氧化处理，通过进一步优化工艺参数条件，污水中污染物的处理有极大提升。
